IDRAULICA

Il corso ha la finalità di fornire agli studenti le conoscenze di base necessarie per affrontare i problemi di ingegneria che trattano fluidi in quiete e/o in movimento. In particolare, saranno trattati i problemi di dimensionamento e verifica di serbatoi, condotte in pressione e canali naturali e artificiali a pelo libero.

Ciò consentirà agli studenti di avvicinarsi alle tematiche relative alla gestione degli impianti idraulici, alla mitigazione del rischio idraulico e alla produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili.

Le conoscenze acquisite saranno spendibili nella progettazione e gestione di prodotti e sistemi finalizzati a un miglioramento della qualità della vita, in accordo con gli obiettivi 2, 3, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14 e 15 dell’Agenda 2030.

Conoscenza e capacità di comprensione

Lo studente apprenderà le proprietà dei fluidi e comprenderà i principi dell’idrostatica, le equazioni fondamentali della dinamica dei fluidi ideali e le leggi che governano il moto dei fluidi reali, con i rispettivi ambiti di applicabilità. Comprenderà inoltre il funzionamento delle macchine idrauliche e la fisica delle correnti a pelo libero.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Attraverso le esercitazioni, lo studente imparerà a determinare la distribuzione delle pressioni e le spinte idrostatiche, applicare le equazioni fondamentali della dinamica dei fluidi ideali e reali. Sarà inoltre in grado di affrontare semplici problemi di verifica e dimensionamento di impianti con pompe e turbine. Per le correnti a pelo libero, saprà determinare l’altezza critica e l’altezza di moto uniforme e tracciare e interpretare i profili di corrente in moto permanente.

Autonomia di giudizio

Lo studente saprà individuare gli schemi di calcolo e le equazioni più appropriati al problema idraulico considerato e motivare le ipotesi adottate. Valuterà criticamente i risultati, verificando la coerenza di pressioni, portate e carichi con le condizioni fisiche e di funzionamento del sistema idraulico considerato. Sarà in grado di distinguere le condizioni in cui è possibile assumere il fluido ideale da quelle in cui occorre considerare le perdite di carico. Nello studio delle correnti a pelo libero saprà riconoscere il regime di corrente e individuare le condizioni al contorno necessarie al tracciamento dei profili.

Abilità comunicative

Lo studente saprà descrivere i fenomeni idraulici e illustrare i procedimenti di calcolo utilizzando un linguaggio tecnico appropriato. Le risposte grafiche e discorsive richieste nelle prove scritte consentiranno di sviluppare e dimostrare la capacità di rappresentare con chiarezza gli schemi idraulici e i profili di corrente, esplicitare le ipotesi adottate e i passaggi di calcolo e interpretare i risultati ottenuti. L’eventuale discussione orale permetterà inoltre di dimostrare la capacità di esporre i concetti teorici e argomentare le soluzioni proposte.

Capacità di apprendimento

Lo studente svilupperà un metodo di studio autonomo, basato sull’utilizzo critico dei testi e del materiale didattico, sul collegamento tra teoria e applicazioni e sulla capacità di individuare errori di calcolo. Queste capacità costituiranno la base per successivi approfondimenti nel corso degli studi successivi e per l’aggiornamento delle competenze professionali.

L’insegnamento alterna spiegazioni teoriche e applicazioni numeriche, per favorire la comprensione progressiva degli argomenti e la partecipazione attiva degli studenti. Sono previste le seguenti attività:

• ·       Lezioni frontali, svolte in modalità partecipativa al fine di ottenere il massimo coinvolgimento degli studenti e la maturazione dei contenuti del corso;
• ·       Esercitazioni guidate in aula, volte all’applicazione numerica dei concetti e dei metodi di analisi e modellazione più comunemente utilizzati nel campo dell’idraulica;
• ·       Prove in itinere, mirate a verificare durante il corso l’effettiva comprensione dei contenuti e la maturazione delle competenze;
• ·       Visita al laboratorio di Idraulica del DICAe, dedicata alle metodologie di modellazione fisica e al confronto tra schematizzazioni teoriche e fenomeni osservabili;
• ·       Visite tecniche presso cantieri, enti gestori e altri soggetti operanti nel settore delle opere idrauliche, compatibilmente con le possibilità organizzative durante il semestre.

Qualora si renda necessario svolgere le attività in modalità mista o a distanza, metodi e strumenti saranno adattati mantenendo gli obiettivi formativi e i contenuti del programma.

Gli studenti con esigenze specifiche o con uno status riconosciuto dall’Ateneo potranno concordare con il docente modalità di supporto e un percorso di apprendimento personalizzato, secondo le disposizioni di Ateneo applicabili.s.

Propedeuticità : Analisi Matematica I e Fisica I

La frequenza è fortemente consigliata: la partecipazione alle lezioni e alle esercitazioni favorisce l’apprendimento graduale, il confronto sui procedimenti risolutivi e la verifica della comprensione.

• ·       Introduzione al corso

  ·       I fluidi e le loro proprietà

  ·       Statica dei fluidi

  ·       Cinematica dei fluidi

  ·       Equazioni fondamentali dell’idraulica

  ·       Il teorema di Bernoulli

  ·       Equazioni del moto dei fluidi reali

  ·       Correnti in pressione

  ·       Problemi pratici relativi alle lunghe condotte e agli impianti con pompe e turbine

  ·       Correnti a pelo libero: moto uniforme, stato critico e moto permanente

  ·       Tracciamento e interpretazione dei profili di corrente in moto permanente

1. M. Mossa, A.F. Petrillo: “Idraulica”, CEA Milano, 2024.
2. D. Citrini, D. Noseda: “Idraulica”, CEA-Milano, 1987 .
3. G. Alfonsi, E. Orsi: “Problemi di Idraulica e Meccanica dei Fluidi”, CEA Milano, 1984

Modalità di verifica dell’apprendimento

L’apprendimento è verificato mediante tre prove in itinere (facoltative) oppure un’unica prova scritta finale. Le prove hanno, di norma, tutte la durata di due ore. Gli studenti che abbiano superato positivamente le prove in itinere possono decidere di verbalizzare la valutazione ottenuta. La prova orale può essere sostenuta a discrezione degli studenti.

Le prove accertano la comprensione dei principi e la capacità di applicarli ai problemi proposti. La chiarezza delle rappresentazioni e dell’eventuale esposizione orale concorre alla valutazione delle abilità comunicative. I collegamenti tra argomenti e l’applicazione dei metodi a problemi con dati diversi da quelli degli esempi svolti forniscono elementi per valutare la capacità di apprendimento autonomo.

Modalità di iscrizione a un appello d’esame: prenotazione sul portale d’Ateneo. Gli appelli sono fissati secondo quanto previsto dal Regolamento Didattico di Ateneo: 2 appelli per ciascuna delle tre sessioni d’esame, 1 appello durante ciascuna delle due pause didattiche, 2 appelli riservati a studenti fuori corso e/o appartenenti alle categorie previste dall’art. 30 del Regolamento Didattico di Ateneo.

Nei periodi consentiti dal calendario accademico, oltre l’orario settimanale di ricevimento, è possibile, contattando il docente via e-mail, concordare ulteriori incontri per richieste di chiarimenti.

Prove in itinere

Le tre prove seguono l’avanzamento del programma e si svolgono di norma durante il periodo di lezione. La loro articolazione in termini di contenuto è, indicativamente, la seguente:

·       Prima prova: idrostatica, distribuzione delle pressioni e spinte su superfici piane e curve.

·       Seconda prova: moto dei fluidi ideali e reali, applicazioni del teorema di Bernoulli, valutazione delle spinte dinamiche, verifica di impianti idraulici con pompe e turbine.

·       Terza prova: correnti a pelo libero, moto uniforme, stato critico e tracciamento dei profili di corrente in moto permanente.

Tutte le domande sono a risposta aperta. Ogni prova è valutata in trentesimi. È possibile partecipare a tutte le prove indipendentemente dall’esito delle precedenti. Il voto complessivo è dato dalla media delle tre valutazioni; una media pari o superiore a 18/30 consente il superamento dell’esame.

La validità della valutazione delle prove in itinere si estende per tutto l’anno accademico di riferimento.

Gli studenti che conseguono un voto complessivo superiore a 15/30 nelle prove in itinere possono scegliere di sostenere una prova orale, anche qualora abbiano già ottenuto un esito sufficiente. Il colloquio si svolge in occasione degli appelli ufficiali (vedere Prova scritta finale), cui in ogni caso gli studenti devono iscriversi per la verbalizzazione dell’esito della valutazione finale.

Prova scritta finale

In alternativa alle prove in itinere, gli studenti possono sostenere un’unica prova scritta della durata di due ore. La prova verifica le medesime competenze e comprende tutti gli argomenti già elencati nelle prove in itinere.

L’esito della prova scritta viene comunicato entro una settimana dalla prova stessa; una valutazione pari o superiore a 18/30 consente il superamento dell’esame.

Gli studenti che conseguono un voto superiore a 15/30 nella prova scritta possono scegliere di sostenere una prova orale, anche qualora abbiano già ottenuto un esito sufficiente. Il colloquio si svolge entro una settimana dalla prova scritta e approfondisce gli argomenti del programma, incluse le applicazioni alle correnti in pressione, agli impianti con macchine idrauliche e alle correnti a pelo libero. L’esame orale mira ad accertare la padronanza dei contenuti, i collegamenti tra i temi, la capacità di ragionamento e la proprietà del linguaggio tecnico. In tal caso, la valutazione finale tiene conto anche dell’esito del colloquio.

Criteri di valutazione delle prove scritte

Ciascuna prova scritta comprende 10 quesiti con risposte numeriche e grafiche. A ogni risposta sono attribuiti fino a 3 punti: 3 per una soluzione corretta; 2 in presenza di lievi errori di calcolo; 1 in presenza di errori teorici di entità intermedia; 0 per una risposta errata. Il punteggio totale è espresso in trentesimi.

Criteri per l’attribuzione del voto finale

Le fasce seguenti descrivono il livello di preparazione associato al voto. Per le prove scritte resta valido il punteggio dei quesiti; nell’eventuale colloquio orale si considerano anche la chiarezza espositiva, l’autonomia e la capacità di collegamento.

Nei periodi consentiti dal calendario accademico, oltre l’orario settimanale di ricevimento, è possibile, contattando il docente via e-mail, concordare ulteriori incontri per richieste di chiarimenti.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

• ·       Determinare la distribuzione delle pressioni in un liquido in quiete e rappresentarne il diagramma.
• ·       Calcolare la risultante delle pressioni su una superficie piana o curva.
• ·       Applicare il teorema di Bernoulli, precisando le ipotesi e il significato dei termini.
• ·       Determinare la spinta dinamica esercitata da una corrente.
• ·       Tracciare e interpretare la linea piezometrica e la linea dei carichi totali.
• ·       Valutare le perdite di carico lungo una condotta.
• ·       Calcolare la potenza richiesta da una pompa o resa da una turbina.
• ·       Determinare l’altezza critica e l’altezza di moto uniforme in un canale.
• ·       Individuare il regime di una corrente a pelo libero.
• ·       Tracciare e interpretare i profili di corrente in moto permanente, precisando le condizioni al contorno.